Патент на изобретение №2389569
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОНОВ ГОРЯЧЕКАТАНОЙ ПОЛОСЫ ТРУБНЫХ МАРОК СТАЛИ
(57) Реферат:
Изобретение предназначено для обеспечения требуемого уровня механических свойств и качества поверхности горячекатаного проката из трубных марок стали толщиной 16,1-18,7 мм в условиях широкополосного высокопроизводительного стана горячей прокатки при производстве широких горячекатаных полос преимущественно трубных марок стали с содержанием углерода 0,12-0,14%. Способ включает нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку его в черновой и чистовой непрерывной группах клетей широкополосного стана, дифференцированное охлаждение полосы водой сверху и снизу секциями душирующего устройства в межклетевых промежутках чистовой группы стана и на отводящем рольганге с последующей смоткой полосы в рулон. Формирование изделий с высокими прочностными, пластическими свойствами, без образования поперечных трещин в процессе деформации обеспечивается за счет того, что температуру конца прокатки устанавливают для полос толщиной от 16,1 мм до 17 мм включительно 770-810°С, для полос толщиной свыше 17,1 мм до 18,7 мм включительно устанавливают 750-790°С, при этом в межклетевых промежутках чистовой группы стана регулируют интенсивность охлаждения поверхности полосы в зависимости от величины деформации в первых клетях чистовой группы путем изменения скорости ее охлаждения в соответствии с математическими зависимостями. 1 табл.
Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано при производстве широких горячекатаных полос преимущественно трубных марок стали. Известны способы горячей прокатки полос, в том числе трубных марок стали, включающие горячую прокатку полос на широкополосном стане с межклетевым охлаждением и охлаждением полос водой на отводящем рольганге перед последующей смоткой в рулон (см., например, Технология прокатного производства. В 2-х книгах. Кн.2. Справочник: Беняковский М.А., Богоявленский К.Н., Виткин А.И. и др. М.: Металлургия, 1991, – с.542, Патент РФ Недостатком известных способов является сложность обеспечения требуемого уровня механических свойств горячекатаных полос и качества поверхности при максимальной производительности широкополосного стана горячей прокатки, особенно при производстве толстых полос, толщиной 16 и более мм. Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ производства рулонов горячекатаной трубной стали преимущественно с содержанием углерода 0,07-0,12% с микролегированием ниобием и толщиной 8-12 мм, включающий нагрев сляба под горячую прокатку, последующую прокатку его в черновой и чистовой непрерывной группах клетей стана с температурой конца горячей прокатки в зависимости от конечной толщины полосы в диапазоне 800-840°С, охлаждение полосы водой в межклетевых промежутках и на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон. При этом на отводящем рольганге применяют дифференцированное охлаждение поверхности полосы, а температуру смотки устанавливают в интервале 570-610°С (см. Патент РФ Недостаток известного способа заключается в отсутствии регламентации температурного режима прокатки толстых полос (толщиной более 16 мм) из стали с содержанием углерода 0,12-0,14% в чистовой непрерывной группе клетей стана горячей прокатки и охлаждения проката в межклетевых промежутках. В результате этого возникает сложность в обеспечении требуемого комплекса однородных физико-механических свойств и качества поверхности в готовом толстолистовом горячекатаном прокате, особенно при производстве широких полос. Технической задачей, решаемой заявляемых изобретением, является обеспечение требуемого уровня механических свойств горячекатаного проката из трубных марок стали толщиной 16,1-18,7 мм в условиях широкополосного высокопроизводительного стана горячей прокатки путем регламентации температуры конца горячей прокатки в зависимости от конечной толщины полосы, а также температурного режима при охлаждении полосы в межклетевых промежутках чистовой группы стана. Поставленная задача решается тем, что в известном способе производства рулонов горячекатаной полосы трубных марок стали преимущественно толщиной 16,1-18,7 мм с содержанием углерода 0,12-0,14%, включающем нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку его в черновой и чистовой непрерывной группах клетей широкополосного стана с межклетевым охлаждением поверхности полосы водой, охлаждение полосы водой на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон, согласно изобретению, температуру конца прокатки устанавливают для полос толщиной от 16,1 до 17 мм включительно 770-810°С, для полос толщиной свыше 17,1 до 18,7 мм включительно устанавливают 750-790°С, при этом же в межклетевых промежутках чистовой группы стана регулируют интенсивность охлаждения поверхности полосы путем изменения скорости ее охлаждения, которую определяют из выражения: при величине деформации в первых клетях чистовой группы до 30% (включительно) V=2,2797(N)0,702, при величине деформации в первых клетях чистовой группы более 30% V=1,0458(N)1,2262, где V – скорость охлаждения поверхности полосы, град/с, N – номер межклетевого промежутка чистовой группы стана. Отличительный признак, характеризующий температуру конца прокатки в чистовой группе клетей в зависимости от конечной толщины полосы известен (см. Патент РФ В заявляемом техническом решении температурный диапазон конца прокатки в чистовой группе клетей стана в зависимости от конечной толщины полосы связан со следующим. Конечная величина зерна феррита зависит от величины зерна аустенита на момент окончания горячей прокатки. Зерно феррита в готовом прокате тем мельче, чем меньше величина аустенитного зерна в полосе на момент окончания горячей прокатки. Величина и форма аустенитного зерна, в свою очередь, зависит от скорости рекристаллизации при прокатке. Таким образом, температуру конца прокатки необходимо принимать такой, чтобы обеспечить формирование микроструктуры в однофазной (аустенитной) области кристаллизации стали. Кроме того, как известно (см. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для ВУЗов. М.: Металлургия, 1986. – 544 с.), при высоких температурах идут процессы собирательной и вторичной рекристаллизации, в результате чего в структуре металла образуется крупное зерно. Мелкозернистая структура, обеспечивающая требуемый комплекс механических свойств, образуется при первичной рекристаллизации (0,4-0,5)Тплавления. Для выбранного диапазона марок стали (с содержанием углерода 0,12-0,14%) температура конца прокатки, таким образом, должна быть в диапазоне 750-810°С. В то же время теплоемкость полос толщиной 16,1-18,7 мм существенно отличается, что приводит к формированию различной микроструктуры в прокате указанных толщин. Для обеспечения требуемой микроструктуры (с зерном феррита не крупнее 10 баллов), а следовательно, заданного уровня механических свойств необходимо регламентировать температуру конца прокатки отдельно для полос толщиной 16,1-17 мм включительно и полос толщиной свыше 17 мм. Конкретные значения температуры окончания горячей прокатки в заявляемом техническом решении связаны с обеспечением условий для формирования микроструктуры в однофазной (аустенитной) области кристаллизации стали. Так как горячая прокатка полос толщиной более 16 мм осуществляется, как правило, из раската толщиной 45-50 мм, то для поддержания температуры конца прокатки в зависимости от конечной толщины полосы в выбранном диапазоне и формирования равнобалльной заданной микроструктуры, и отсутствия поперечных трещин напряжения необходимо управляемое охлаждение полосы в межклетевых промежутках чистовой группы стана горячей прокатки. Из этих соображений принято условие специального межклетевого охлаждения проката в чистовой группе. Регламентация условий охлаждения полосы при ее прокатке в чистовой группе позволяет обеспечить формирование высоких прочностных (предела текучести ( На основании вышеприведенного анализа известных источников информации можно сделать вывод, что для специалиста заявляемый способ производства рулонов горячекатаной трубной стали не следует явным образом из известного уровня техники, а следовательно, соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». Приведенная математическая зависимость, регламентирующая интенсивность охлаждения поверхности горячекатаной полосы по чистовым проходам стана горячей прокатки, а следовательно, и скорость ее охлаждения в межклетевых промежутках чистовой непрерывной группы стана – эмпирическая и получена при обработке опытных данных комплекса исследований по прокатке указанного сортамента на широкополосном стане 2000 горячей прокатки ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Для осуществления предлагаемого способа предварительно, в зависимости от требуемой конечной толщины горячекатаной полосы, определяется необходимая температура конца горячей прокатки. Затем для обеспечения заданных механических свойств и отсутствия поперечных трещин в горячекатаной полосе в соответствии с заявленным выражением рассчитывается необходимая скорость ее охлаждения по проходам чистовой непрерывной группы стана. После чего назначается схема охлаждения поверхности проката водой в чистовых межклетевых промежутках стана. Пример конкретного осуществления способа. На широкополосном стане 2000 горячей прокатки ОАО «ММК» прокатывают полосу размерами 16,5×1720 мм из стали марки Х70 по международному стандарту API5L с содержанием углерода (С) 0,12-0,14%. Сляб, нагретый до требуемой температуры 1200°С, поступает на широкополосный стан горячей прокатки, имеющий в своем составе черновую группу клетей, промежуточный рольганг, чистовой окалиноломатель, чистовую непрерывную группу клетей с устройствами межклетевого охлаждения, а также отводящий рольганг с охлаждающими секциями и группы моталок. После прокатки в черновой группе клетей широкополосного стана раскат, толщиной 48 мм, имеющий температуру 1020-1060°С направляется по промежуточному рольгангу в чистовую непрерывную группу клетей. Для формирования требуемой микроструктуры в горячекатаной полосе толщиной 16,5 мм необходимо обеспечить температуру конца прокатки полосы в последнем чистовом проходе группы в диапазоне 770-810°С. Для этого при выбранном скоростном и деформационном режиме прокатки в чистовой группе клетей рассчитывается необходимая скорость охлаждения полосы по проходам с учетом величины деформации, по крайней мере, в первых двух клетях чистовой группы, после чего назначается схема охлаждения поверхности проката водой в чистовых межклетевых промежутках стана. После прокатки в чистовой группе стана полоса по отводящему рольгангу, на котором осуществляют дифференцированное охлаждение ее поверхности водой сверху и снизу секциями душирующего устройства, направляется к моталкам второй группы, где она сматывается в рулон при температуре 560-600°С. Варианты технологических параметров, по которым по заявляемому способу осуществлялись прокатка и охлаждение полосы в чистовых промежутках стана, а также результаты исследований представлены в таблице. На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявляемый способ работоспособен и устраняет недостатки, имеющие место в прототипе. Заявляемый способ может найти широкое применение на широкополосных станах горячей прокатки при производстве полос толщиной 16,1-18,7 мм из трубных марок стали с требуемыми регламентируемыми физико-механическими свойствами горячекатаного проката. Следовательно, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Формула изобретения
Способ производства рулонов горячекатаной полосы трубных марок стали, преимущественно, толщиной 16,1-18,7 мм с содержанием углерода 0,12-0,14%, включающий нагрев сляба под горячую прокатку, прокатку его в черновой и чистовой непрерывной группах клетей широкополосного стана с охлаждением в межклетевых промежутках поверхности полосы водой, охлаждение полосы водой на отводящем рольганге с последующей смоткой в рулон, отличающийся тем, что температуру конца прокатки для полос толщиной от 16,1 до 17 мм включительно устанавливают равной 770-810°С, для полос толщиной свыше 17,1 до 18,7 мм включительно равной 750-790°С, при этом в межклетевых промежутках чистовой группы стана регулируют интенсивность охлаждения поверхности полосы путем изменения скорости охлаждения, которую определяют из выражения:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2037536, БИ 
т), временного сопротивления разрыву (
-Fe в 
-Fe, и, следовательно, в условиях объемно-центрированной решетки железа формируются требуемые механические свойства, а напряженное состояние не превышает допустимого. Данная совокупность признаков в известных технических решениях не обнаружена.
5, %